蜂窝结构板发泡胶自动切割设备研制

发布时间：2020-06-23 00:24

【摘要】：蜂窝结构板具有比强度高、质量轻、隔热隔震、绝缘性好等优点,在航空航天领域具有重要应用。发泡胶的切割加工是航天蜂窝结构板制造的主要工艺之一,目前仍主要依靠手工作业,无法满足加工精度、生产效率等方面的要求,急需研制自动化设备。本文针对该问题,研制了一套蜂窝结构板发泡胶自动化切割设备。具体研究内容如下:(1)进行了发泡胶切割设备总体方案设计。确定了设备详细设计指标及操作流程;在分析蜂窝结构板发泡胶切割工艺难点的基础上,结合发泡胶的性能测试实验,提出低温与超声复合切割关键技术选型;确定了设备的整体功能及系统组成,对各子系统的功能进行了设计。(2)按照模块化设计思路,详细设计了机架、运动部件、超声切割部件、制冷部件和辅助部件等设备子系统。首先设计了设备的机架结构,机架为长方体结构,采用铝合金和结构钢搭建,具有较大内部空间;选用精密隔震平台安装运动部件,保证运动部件的安装精度;设计了上料结构、托盘夹具和压胶结构等设备辅助部件。然后对运动部件进行技术选型,采用龙门式空间三坐标结构,由X轴、Y轴、Z轴和A轴组成,X轴和Y轴实现平面二维插补运动,Z轴上安装切割刀具,A轴安装压胶结构。各轴均采用滚珠丝杠传动,运动精度均优于±5?m,满足发泡胶的切割精度要求。接着对超声波刀具进行技术选型,针对切胶工艺设计超声波刀具部件安装结构。最后计算设备冷量参数并设计了制冷系统,该系统使设备内部加工区域温度保持在0℃左右,从而使发泡胶黏性降低,便于加工。在上述各部分设计过程中,采用有限元技术对关键部件进行静力学分析,保证结构安全。(3)针对设备控制需求,分别完成了设备的运动控制系统和制冷系统的控制方案设计和搭建测试工作。其中运动控制系统采用上位机-运动控制器模式,上位机选用工业数控软件,支持CAD图形导入、自动G代码生成等功能,能满足不同规格胶条切割需求。制冷系统采用PLC和变频器控制模式,使用PLC内置的PID算法模块,可满足设备制冷需求。对设备中使用的各类传感器进行选型,设计了设备整体的电源电路、各部件控制电路;针对电气元件安装需求,设计了双面控制柜分别安装运动控制系统电气元件和制冷系统电气元件。对设备的机械结构和电气系统分别进行装配调试,分别测试了运动系统精度和制冷系统降温效果。结果表明,设备主要指标均满足设计要求,具备开展生产测试的条件。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V26;TB33

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